一种制备金刚石工具的方法
【专利摘要】本发明公开了属于制备金刚石工具【技术领域】的一种制备金刚石工具的方法。尤其适于制备单层金刚石工具，其制备步骤包括金属基体的制备；金刚石颗粒的喷撒；合金粉末胶性溶液的制备；合金粉末的喷涂；加热熔融，最终制备得到单层金刚石工具；本发明的方法可以大幅度降低金刚石的耗量，降低成本，可以较容易地制造出适于不同加工条件的金刚石工具；喷涂的合金粉浆的成份配制十分方便，而且制造的金刚石工具具有很高的使用寿命。
【专利说明】一种制备金刚石工具的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金刚石工具制备【技术领域】，特别涉及一种制备金刚石工具的方法。
【背景技术】
[0002]自本项目技术发明人于1985年获得中国发明专利CN85100286A“金刚石表面金属化的技术”之后，在国内掀起研究金刚石表面涂敷金属合金，金刚石晶体焊接和单层金刚石钎焊技术热潮。概观上述所有工作，几乎均建立在本项技术发明人提出的添加强碳化物形
成元素，诸如T1、Zr、Cr、V、Ta、Nb、Hf......于Cu、Ag基合金中，通过合金与金刚石的界面反
应，在金刚石表面产生相应的碳化物，从而改善了钎焊合金对金刚石的焊接。这些工作极大地增强了金刚石工具中金属胎体对金刚石的结合力，提高了我国金刚石工具的品质，扩大了金刚石工具的品种。
【发明内容】
[0003]本发明正是建立在发明人早年发明专利“金刚石表面金属化的技术”和获得国家发明奖“金属合金对金刚石的粘结技术”基础上，提出一个更合理，更适于产业化，具有更好质量的金刚石工具制造技术，尤其适合于制备单层金刚石工具。
[0004]本发明的目的是提供一种更适于产业化，具有更好质量金刚石工具的制备方法。本方法制造的金刚石工具有如下性能特点:
[0005]1、基于金刚石磨粒预先撒布并固结在金属基体上，金刚石磨粒在工具表面分布疏密将易于控制，避免了金刚石磨粒重复工作，大幅度降低金刚石的耗量，降低成本。
[0006]2、金刚石工具中金刚石磨粒的出刃大小，由喷涂的合金粉浆的厚度控制，可以较容易地制造出适于不同加工条件的金刚石工具。
[0007]3、喷涂的合金粉浆的成份配制十分方便，可以较方便地选用对金刚石有很强粘结力，有适当熔融温度并有不同耐磨性的合金粘合层，本技术制造的金刚石工具将具有很高的使用寿命。
[0008]本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的:
[0009]本发明提供的一种金刚石工具的制备方法，其步骤如下:
[0010](I)金属基体的制备
[0011]选定金属基体材料，按工具的图纸要求机械加工成型，将需要喷涂金刚石的表面加工至表面粗糙度为Ral.6?2.0，并清理干净备用；
[0012](2)金刚石颗粒的喷撒
[0013]在需要喷涂金刚石的金属基体的表面预涂敷一薄层油漆，在油漆层粘连状态下，将金刚石颗粒，尤其是-36目至-300目，撒布在涂敷油漆的金属基体的表面上；然后凉干或在100?200°C烘干，获得粘有金刚石颗粒的金属基体；
[0014](3)合金粉末胶性溶液的制备，
[0015]将粒度为-150目至-400目的80?97wt%低熔点金属，3?20wt%的强碳化物形成元素混合，形成混合粉，并在所得混合粉中加入汽油橡胶稀溶液，成浆状，搅拌均匀后，得溶液粉浆，密闭待用；
[0016](4)合金粉末的喷涂
[0017]将步骤(3)所得溶液粉浆，喷涂于步骤(2)所述粘有金刚石颗粒的金属基体的表层，获得金刚石喷涂件；
[0018](5)加热熔融
[0019]将步骤(4)所得金刚石喷涂件置于真空度10_2?KT4Pa的真空炉中，加热温度在粉体熔点以上，保温10?30分钟，得单层金刚石工具。
[0020]一种优选技术方案，其特征在于:所述步骤(I)中所述金属基体材料为45号钢、9CrSi或轴承钢。
[0021]一种优选技术方案，其特征在于:所述步骤(2)中所述油漆为酚醛清漆与丙酮的稀溶液，其中，酚醛清漆与丙酮的体积比例为(I?3):10。
[0022]一种优选技术方案，其特征在于:所述步骤(3)中所述80?97wt%低熔点金属为Cu、Ag、Sn、N1、Co中的一种或多种；所述3?20wt%的强碳化物形成元素为T1、Zr、Cr、Ta、Nb、Hf、V中的一种或多种。
[0023]一种优选技术方案，其特征在于:所述步骤(3)中所述汽油橡胶溶液为航空汽油与丁钠橡胶的溶液，其中，航空汽油与丁钠橡胶的体积比例10:(1?3)。
[0024]一种优选技术方案，其特征在于:所述步骤(4)中所述溶液粉浆的喷涂层厚度为
0.1 ?L 5mm，。
[0025]一种优选技术方案，其特征在于:所述步骤(5)中所述加热温度为800?1100°C。
[0026]本发明的有益效果为:
[0027]本发明涉及一种制备金刚石工具的方法，尤其适于制备单层金刚石工具，其制备步骤包括金属基体的制备；金刚石颗粒的喷撒；合金粉末胶性溶液的制备；合金粉末的喷涂；加热熔融，最终制备得到单层金刚石工具使用寿命可提高20%至30%。
【具体实施方式】
[0028]下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0029]实施例1
[0030]一种制备金刚石工具的方法，其步骤如下:
[0031](I)金属基体的制备
[0032]根据所制造的金刚石工具的要求，选定金属基体材料，按工具的图纸要求机械加工成型，将需要喷涂金刚石的表面加工至表面粗糙度为Ral.6，并清理干净备用；
[0033](2)金刚石颗粒的撒布
[0034]在需要喷涂金刚石的金属基体的表面预涂敷一薄层酚醛清漆与丙酮的稀溶液，其中，酚醛清漆与丙酮的体积比例为I比10，在油漆层粘连状态下，将金刚石颗粒撒布在涂敷油漆的金属基体的表面上，获得疏密可控，分布均匀的单层金刚石颗粒排布；然后凉干，金刚石颗粒将较为牢固地粘在金属基体上；
[0035](3)合金粉末胶性溶液的制备[0036]将粒度为-150目的低熔点金属(Cu、Sn、Ni)和强碳化物形成元素(Ti)，按比例配比混合均勻，其配比如下:
[0037]90wt%的低熔点金属，由重量份比是70:20:3的Cu、Sn、Ni组成；
[0038]10wt%的强碳化物形成元素为Ti ；
[0039]并在上述混合粉中加入航空汽油与丁钠橡胶稀溶液，成浆状，其中，加入的航空汽油与丁钠橡胶的体积比例为10比3，搅拌均匀后，得溶液粉浆，密闭待用；
[0040]( 4 )合金粉末的喷涂
[0041]将步骤(3)所得溶液粉浆，以气流喷涂于步骤(2)所述粘有金刚石颗粒的金属基体表层，获得金刚石喷涂件。
[0042]这时具有胶性的金属合金粉浆将均匀地喷洒进金刚石颗粒之间的缝隙中，并十分均匀地铺盖了整个金刚石层，粉末喷涂层厚度为0.3_至1.5_。
[0043](5)加热熔融
[0044]将步骤(4)所得金刚石喷涂件置于真空度10_2Pa的真空炉中，加热温度800至1100°c，保温10分钟，基于所用金属合金对金刚石及金属基体均有良好的浸润性，因为合金溶液有很强表面张力，足以克服本身的重力，使孕育着单层金刚石颗粒的合金层能均匀地辅展在形状复杂的基体表面上。
[0045]实施例2
[0046]实施例1-(I)所述的金属基体的制备，材料可以是45号钢、9CrSi或轴承钢，其余实施步骤与实施例1相同。
[0047]实施例3
[0048]实施例1-(3)所述的合金粉末胶性溶液的制备是将粒度为-150目至-400目的低熔点金属(Cu、Sn、Ni)和强碳化物形成元素(Ti)，按比例配比混合均匀，其配比如下:
[0049]97wt%的低熔点金属，由重量份比是90:5:1的Cu、Sn、Ni组成；
[0050]3wt%的强碳化物形成元素为Ti ；
[0051]并在上述混合粉中加入汽油橡胶稀溶液，成浆状，搅拌均匀后，得溶液粉浆，密闭待用；
[0052]其余实施步骤与实施例1相同。
[0053]实施例4
[0054]实施例1-(3)所述的合金粉末胶性溶液的制备是将粒度为-150目的低熔点金属(Ag、Cu、Co)和强碳化物形成元素(Cr)，按比例配比混合均匀，其配比如下:
[0055]95wt%的低熔点金属，由重量份比是60:50:2的Ag、Cu、Co组成；
[0056]5wt%的强碳化物形成元素，强碳化物形成元素为Cr ；
[0057]并在上述混合粉中加入汽油橡胶稀溶液，成浆状，搅拌均匀后，得溶液粉浆，密闭待用；
[0058]其余实施步骤与实施例1相同。
[0059]实施例5
[0060]实施例1-(3)所述的合金粉末胶性溶液的制备是将粒度为-400目的低熔点金属(Cu, Sn)和强碳化物形成元素(T1、Cr)，按比例配比混合均匀，其配比如下:
[0061]95wt%的低熔点金属，由重量份比是17:2的Cu、Sn组成；[0062]5wt%的强碳化物形成元素，由重量份比是3:2的T1、Cr组成；
[0063]并在上述混合粉中加入汽油橡胶稀溶液，成浆状，搅拌均匀后，得溶液粉浆，密闭待用；
[0064]其余实施步骤与实施例1相同。
[0065]实施例6
[0066]实施例1-(3)所述的合金粉末胶性溶液的制备是将粒度为-150目的低熔点金属(Cu)和强碳化物形成元素(Ti)，按比例配比混合均匀，其配比如下:
[0067]95wt%的低熔点金属Cu ；
[0068]5wt%的强碳化物形成元素Ti ；
[0069]并在上述混合粉中加入汽油橡胶稀溶液，成浆状，搅拌均匀后，得溶液粉浆，密闭待用；
[0070]其余实施步骤与实施例1相同。
[0071]实施例7
[0072]实施例1-(3)所述的合金粉末胶性溶液的制备是将粒度为-150目的低熔点金属(Cu, Sn)和强碳化物形成元素(Cr、Zr、Nb)，按比例配比混合均勻，其配比如下:
[0073]80wt%低熔点金属，由重量份比为7:1的Cu和Sn组成；
[0074]20wt%强碳化物形成元素，由重量份比为15:2:3的Cr、Zr和Nb组成；
[0075]并在上述混合粉中加入汽油橡胶稀溶液，成浆状，搅拌均匀后，得溶液粉浆，密闭待用；
[0076]其余实施步骤与实施例1相同。
[0077]实施例8
[0078]实施例1-(3)所述的合金粉末胶性溶液的制备是将粒度为-400目的低熔点金属(Cu)和强碳化物形成元素(Cr、Ta)，按比例配比混合均勻，其配比如下:
[0079]95wt%的低熔点金属，由Cu组成；
[0080]5wt%强碳化物形成元素，由重量份比为4:1的Cr和Ta组成；
[0081]并在上述混合粉中加入汽油橡胶稀溶液，成浆状，搅拌均匀后，得溶液粉浆，密闭待用；
[0082]其余实施步骤与实施例1相同。
[0083]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种金刚石工具的制备方法，其特征在于步骤如下: (1)金属基体的制备 选定金属基体材料，按工具的图纸要求机械加工成型，将需要喷涂金刚石的表面加工至表面粗糙度为Ral.6?2.0，并清理干净备用； (2)金刚石颗粒的喷撒 在需要喷涂金刚石的金属基体的表面预涂敷一薄层油漆，在油漆层粘连状态下，将金刚石颗粒，按工具的设计需要撒布在涂敷油漆的金属基体的表面上；然后凉干或在100?200°C供干，获得粘有金刚石颗粒的金属基体； (3)合金粉末胶性溶液的制备， 将粒度为-150目至-400目的80?97wt%低熔点金属，3?20wt%的强碳化物形成元素混合，形成混合粉，并在所得混合粉中加入汽油橡胶稀溶液，成浆状，搅拌均匀后，得溶液粉浆，密闭待用； (4)合金粉末的喷涂 将步骤(3)所得溶液粉浆，喷涂于步骤(2)所述粘有金刚石颗粒的金属基体的表层，获得金刚石喷涂件； (5)加热熔融 将步骤(4)所得金刚石喷涂件置于真空度10_2?10_4Pa的真空炉中，加热温度在粉体熔点以上，保温10?30分钟，得单层金刚石工具。
2.根据权利要求1所述的金刚石工具的制备方法，其特征在于:所述金刚石颗粒是36目?300目的磨料级金刚石。
3.根据权利要求1所述的金刚石工具的制备方法，其特征在于:所述步骤(1)中所述金属基体材料为45号钢、9CrSi或轴承钢。
4.根据权利要求1所述的金刚石工具的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中所述油漆为酚醛清漆与丙酮的稀溶液，其中，酚醛清漆与丙酮的体积比例为(1?3):10。
5.根据权利要求1所述的金刚石工具的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中所述80?97wt%低熔点金属为Cu、Ag、Sn、N1、Co中的一种或多种；所述3?20wt%的强碳化物形成元素为T1、Zr、Cr、Ta、Nb、Hf、V中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的金刚石工具的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中所述汽油橡胶溶液为航空汽油与丁钠橡胶的溶液，其中，航空汽油与丁钠橡胶的体积比例为10:(1 ?3)。
7.根据权利要求1所述的金刚石工具的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中所述溶液粉浆的喷涂层厚度为0.1?1.5mm。
8.根据权利要求1所述的金刚石工具的制备方法，其特征在于:所述步骤(5)中所述加热温度为800?1100°C。
【文档编号】B24D18/00GK103831744SQ201310744105
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】林曾栋, 印红羽, 彭晓芙 申请人:北京市粉末冶金研究所有限责任公司